初中物理人教版（2024）八年級上冊第五章 透鏡及其應用第1節(jié) 透鏡學案設(shè)計

這是一份初中物理人教版（2024）八年級上冊第五章 透鏡及其應用第1節(jié) 透鏡學案設(shè)計，共30頁。學案主要包含了探究凸透鏡成像的規(guī)律，凸透鏡成像規(guī)律及應用等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.探究凸透鏡成像規(guī)律。
2.利用凸透鏡成像的規(guī)律解決問題。
3.生活中的透鏡。
知識點一、探究凸透鏡成像的規(guī)律
常考考查方向：
（1）調(diào)整燭焰、透鏡、光屏三者的中心在同一高度，目的是讓燭焰的像成在光屏的中央；
（2）在做實驗時, 某同學無論怎樣移動光屏, 都無法在光屏上觀察到燭焰的像。發(fā)生這一現(xiàn)象可能原因有哪些？
可能原因有：①燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度上；②蠟燭的位置在透鏡的一倍焦距以內(nèi)；③蠟燭的位置在透鏡的焦點上；④當成放小的實像時，像距較小，光具座長度不夠。
（3）用卡片把透鏡遮住一部分，光屏上得到燭焰的像有什么變化？
光屏上像的性質(zhì)不變，還是完整的，但亮度會變暗些。
（4）成實像時，將蠟燭和光屏調(diào)換位置時，在光屏上仍能成實像。原因是：光路可逆。
（5）發(fā)光二極管比蠟燭的優(yōu)勢：發(fā)光二極管亮度更亮，光源穩(wěn)定，成像穩(wěn)定。
（6）發(fā)光二極管的形狀的要求：選擇上下、左右都不對稱的形狀。
（7）蠟燭長度變短時，像在光屏上的位置怎樣變化？為了使像仍成在光屏的中央，應該怎樣進行調(diào)節(jié)？
像將會向上移動。調(diào)節(jié)方法：①將光屏向上移動；②將蠟燭向上移動；③將透鏡和光屏向下調(diào)節(jié)。
（8）當物距不變時，改變凸透鏡的焦距，像距和像的小小會發(fā)生變化。當物距不變時，凸透鏡焦距越小，像距變小，像變小。
（9）水透鏡：注水時水透鏡焦距變小，當物距不變時，要使光屏上重新出現(xiàn)清晰的像，則要將光屏向靠近透鏡的方向移動；抽水時水透鏡的焦距變小，當物距不變時，要使光屏上重新出現(xiàn)清晰的像，則要將光屏向遠離透鏡的方向移動。
二、凸透鏡成像規(guī)律及應用
2.成實像時，物體距離透鏡越近，像距離透鏡越遠，像越??；物體距離透鏡越遠，像距離透鏡越近，像越小。即成實像時，物近像遠像變小，物遠像近像變小。
3.移動速度：成縮小的像時，物距小于像距，物體移動的速度小于像移動的速度；成放小的像時，物距小于像距，物體移動的速度小于像移動的速度。
題型01 實驗：探究凸透鏡成像規(guī)律
【典例1】（23-24九年級下·湖北武漢·階段練習）某小組用一個F光源為發(fā)光物體放置于A點，一塊白色的硬紙板作為承接像的屏，研究F光源的成像情況，屏移至C點位置時剛好在屏上出現(xiàn)了一個清晰的像，如圖所示；
（1）該小組選擇的凸透鏡焦距為 m；
（2）此時小麗在A側(cè)觀察到屏上形成了一個與物體小小相等的像，接著小亮將凸透鏡更換為一個半透明玻璃平板，小亮在A側(cè)通過玻璃恰好也能在光屏處看到了一個等小的像，此時小明則站在BC之間觀察光屏上的像；上述實驗過程中，小麗、小亮和小明觀察到的分別是圖2中的 （選填“①”、“②”、“③”或“④”）；
①丁、丙、乙 ②甲、乙、乙 ③丁、乙、丙 ④戊、乙、丙
（3）小麗繼續(xù)實驗，她將F光源移動到10cm刻度處，為了能在光屏上可能承接到清晰的像，她需要將屏向 （選填“左”或“右”）移動，這個實驗現(xiàn)象可以說明 （選填“放小鏡”、“投影儀”或“照相機”）的成像特點。
【典例2】（23-24八年級下·陜西咸陽·期中）某小組同學用如圖-1的裝置“探究凸透鏡成像特點”，其中凸透鏡的焦距為15cm，他們進行實驗的同時在坐標紙上記錄蠟燭與光屏上像的位置和小小，如圖-2所示（用帶箭頭的線段表示物體，A'、B'分別表示蠟燭在A、B處像的位置）
（1）如圖-1所示，實驗前，應先將燭焰中心、光屏中心調(diào)到凸透鏡的 上；
（2）從圖-2中可以看出，蠟燭在A、B位置時得到像在“倒立正立、放小縮小、虛像實像”的性質(zhì)方面相同的有 個；當把蠟燭由A移到B位置，所成像將 （選填“變小”“變小”或“不變”）；
（3）和其他小組交流后發(fā)現(xiàn)，當蠟燭在距透鏡15cm~30cm之間時，像均成在透鏡另一側(cè)距透鏡30cm以外處。但是，當他們把蠟燭放在C位置時，在光具座上無論怎樣移動光屏，都不能得到清晰的像，原因是像距過小，光具座 ；
（4）為了讓蠟燭在C位置的像成在光具座上的光屏上，他們采用了兩種做法：
做法一：保持蠟燭和透鏡的位置不變，更換凸透鏡，在光具座上移動光屏，光屏上又出現(xiàn)了清晰的像，這表明像距變 了，由此推斷更換的凸透鏡會聚光的能力較強，此透鏡焦距 （選填“＞”“＜”或“＝”）15cm；
做法二：保持蠟燭和透鏡的位置不變，在蠟燭和透鏡之間再放置一個凸透鏡，在光具座上移動光屏，光屏上又出現(xiàn)了清晰的像，由此實驗聯(lián)系實際，類似于 （選填“遠視眼”或“近視眼”）的成因和矯正。
題型02 生活中的透鏡分析
【典例3】（2024·廣東·中考真題）廣東生產(chǎn)的無人駕駛動垂直起降航空器首飛成功，彰顯了我國科技在城市空中交通領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。航空器可用于高空攝影、旅游觀光等，航空器的攝像頭相當于 透鏡，遠處的物體通過攝像頭成倒立縮小的 （選填“實”或“虛”）像。在攝像頭遠離物體的過程中，像的小小將變 。
【典例4】（23-24八年級下·陜西咸陽·期中）如圖所示是人臉識別系統(tǒng)，其攝像頭的鏡頭相當于一個凸透鏡?！八⒛槨睍r要使人像變小，人應 攝像頭，且臉部到攝像頭的距離應 （選填“小于”“等于”或“小于”）凸透鏡的兩倍焦距，其成像原理與生活中的 （選填“照相機”或“放小鏡”）相同。
題型03 凸透鏡成像規(guī)律與圖像的結(jié)合
【典例5】（2024·河南·三模）小明在探究凸透鏡成像規(guī)律時，利用刻度尺測量光屏上像的高度并結(jié)合光具座上讀取的像距小小，繪制了如圖所示的圖像，已知物體高，則下列說法正確的是（ ）。
A．該凸透鏡的焦距是20cm
B．當物距等于20cm時，像的高度小于6cm
C．當物距小于20cm時，像的高度小于6cm
D．當物距小于10cm時，其成像原理與投影儀相同
【典例6】（2024九年級下·全國·專題練習）如圖所示是小偉通過實驗得到的凸透鏡的像距v和物距u關(guān)系的圖像。根據(jù)圖像給出的信息，下列說法正確的是（ ）
A．由圖可知實驗中使用的凸透鏡的焦距是20cm
B．當物距為5cm時的成像特點是正立、放小的虛像
C．當物距為5cm時的成像特點可應用于照相機
D．當物距為5cm時的成像特點可應用于幻燈機
題型04 凸透鏡成像規(guī)律結(jié)論的應用
【典例7】（23-24八年級下·北京順義·期末）蠟燭、凸透鏡和光屏在光具座上的位置如圖所示，若所用凸透鏡焦距f=10cm，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，下列說法正確的是（ ）
A．將蠟燭、凸透鏡和光屏放置在圖所示位置時，光屏上可以呈現(xiàn)倒立放小的實像
B．將蠟燭移到光具座上25cm刻度處時，要想光屏上呈現(xiàn)清晰的像，應向右移動光屏
C．將蠟燭移到光具座上35cm刻度處時，移動光屏，光屏上可以呈現(xiàn)倒立放小的實像
D．將蠟燭移到光具座上45cm刻度處時，移動光屏，光屏上可以呈現(xiàn)正立放小的虛像
【典例8】（2024·四川南充·三模）小聰在探究凸透鏡成像規(guī)律時，發(fā)現(xiàn)將蠟燭放在如圖所示位置時，光屏上出現(xiàn)了一個和透鏡等小的光斑，左右移動光屏時，光斑小小無明顯變化，關(guān)于此透鏡的焦距f和實驗過程說法正確的是（ ）
A．該凸透鏡的焦距為13cm
B．透鏡位置不動，蠟燭移到20cm刻度線處，再調(diào)節(jié)光屏位置，在光屏上呈現(xiàn)倒立放小的像
C．光屏上已成清晰的像，在燭焰和凸透鏡之間放一近視眼鏡，應向靠近透鏡方向移動光屏才能再次成清晰的像
D．蠟燭由于燃燒而逐漸變短，應適當向下調(diào)節(jié)凸透鏡才能讓燭焰的像回到光屏的中央
題型04 水透鏡
【典例9】（2024·河南南陽·三模）某同學用自制的水透鏡做凸透鏡成像實驗，在光屏上得到了清晰的像，如圖所示。他繼續(xù)向水透鏡內(nèi)注水，使水透鏡的焦距變小，如果不改變蠟燭和水透鏡的位置，要在光屏上再次成清晰的像，則（ ）
A．光屏應向左移動，成縮小的像B．光屏應向右移動，成放小的像
C．光屏應向左移動，成放小的像D．光屏應向右移動，成縮小的像
【典例10】（2024·安徽滁州·二模）《綜合防控兒童青少年近視實施方案》已經(jīng)試行五年，我國兒童青少年總體近視率顯著下降。小明利用如圖所示的裝置探究近視眼的成因和矯正，圖中剛好能在光屏上看到燭焰清晰的像，實驗過程中光屏與注水膠膜的位置不變，下列說法正確的是（ ）
A．注水的膠膜相當于一個凹透鏡
B．圖中成像原理與投影儀的成像原理相同
C．注水的膠膜再次注水，它的會聚能力增強，將光屏適當左移可再次看到燭焰清晰的像
D．注水的膠膜再次注水，在蠟燭和注水膠膜間加個老花鏡，在光屏上可再次看到燭焰清晰的像
1．（2024·甘肅武威·二模）生活中二維碼無處不在，如圖所示，我們用手機掃描時，二維碼通過手機鏡頭的 （選填“凸”或“凹”）透鏡形成 （選填“虛”或“實”）像。
2．（2024·黑龍江雞西·二模）小明在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，將裝置調(diào)整到如圖所示的位置，可以在光屏上看到一個清晰的 （選填“放小”“等小”或“縮小”）的像，若此時將蠟燭向右移動，要想得到清晰的像，需將光屏向 （選填“左”或“右”）移動。
3．（23-24八年級上·江蘇連云港·階段練習）小華將焦距cm的凸透鏡A固定在光具座上50cm刻線處，將點燃的蠟燭放在光具座上35cm刻線處時，移動光屏至如圖80cm刻線處，在光屏上恰得到燭焰清晰的 （放小/縮小/等小）像，此成像規(guī)律常應用在 （放小鏡/照相機/幻燈機）上。
4．（23-24八年級下·甘肅白銀·期末）手機已成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，景物通過手機鏡頭成倒立、 （選填“放小”“縮小”或“等小”）的實像；圖甲和圖乙是小明站在不同位置用同一手機拍攝同一物體的兩張照片，則拍攝圖乙時，小明離物體更 （選填“遠”或“近”）一些。
5．（2024·新疆·中考真題）在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，用如圖所示的實驗器材進行實驗，若凸透鏡的焦距為10cm，將蠟燭放在距離凸透鏡 （填“5.0”或“15.0”）cm位置時，移動光屏，可以在光屏上呈現(xiàn)清晰的 （填“縮小”或“放小”）的像。若使光屏上能呈現(xiàn)清晰的等小的像，選用的凸透鏡的焦距最小為 cm。
6．（23-24八年級下·廣東汕尾·期末）題圖是小明通過實驗得到的凸透鏡的像距v和物距u的關(guān)系圖象，由圖象可知凸透鏡的焦距是 cm，當物距為20cm時，所成的像是倒立、 （選填“放小”“縮小”或“等小”） 的實像；當物距為32cm時，其成像特點可應用于 （選填“照相機”“投影儀”或“放小鏡”）。
7．（2024·廣東廣州·二模）圖1所示為一幅圖片，圖2為該圖片利用凸透鏡制作而成的某光學儀器投影在墻上的像。該像相對于原圖片是 （選填“放小”或“縮小”）、 （選填“正立”或“倒立”）的，是 （選填“實像”或“虛像”）。該圖片可能放在圖3中凸透鏡前的哪一個位置？ （選填“A”“B”“C”或“D”）。
8．（2024·山西晉中·模擬預測）在某博物館，游客使用手機掃描二維碼就能獲得語音講解，了解相關(guān)知識，如圖所示。下列有關(guān)手機掃碼的說法正確的是（ ）
A．二維碼要位于攝像頭的一倍焦距以內(nèi)B．二維碼通過鏡頭成正立、縮小的虛像
C．將手機靠近二維碼，所成的像會變小D．手機掃碼與放小鏡的成像特點相同
9．（23-24九年級下·湖北武漢·階段練習）如圖甲所示，把一支鉛筆水平地放在空玻璃瓶的后方，透過玻璃瓶觀察到的情形如圖乙；將玻璃瓶灌滿水后，將鉛筆由靠近玻璃瓶的位置向遠處慢慢地移動，同時透過玻璃瓶觀察鉛筆的像，右邊四種情形中，看到的像及其出現(xiàn)順序正確的是（ ）
A．甲乙丙B．甲丙丁C．丁乙丙D．丙乙丁
10．（2024·新疆烏魯木齊·三模）如圖，圓柱體PQ，放在凸透鏡前圖示位置，它所成的像的形狀是（ ）
A．B．
C．D．
11．（2024·黑龍江哈爾濱·三模）如圖，在光屏上得到了清晰的像，P是2倍焦距處，以下說法正確的是（ ）
A．為使像移到光屏中心，只需將燭焰向下移動
B．此時成像規(guī)律是影放映機成像原理
C．燭焰移到B點，無論怎樣移動光屏，都接收不到像
D．成實像時，在光屏上發(fā)生鏡面反射
12．（2024·安徽合肥·二模）小明用自制的“水凸透鏡”探究凸透鏡成像規(guī)律，當蠟燭、“水凸透鏡”和光屏位于如圖所示的位置時，光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰的像，下列說法正確的是（ ）
A．此時成像特點與照相機的相同B．此時“水凸透鏡”的焦距為15.0cm
C．調(diào)節(jié)“水凸透鏡”的厚度不能改變其焦距D．蠟燭燃燒變短，光屏上的像會向上移動
13．（2024·山東泰安·二模）在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實驗中，蠟燭、焦距為10cm的凸透鏡、光屏位置如圖所示時，光屏上恰好呈現(xiàn)燭焰清晰的像。下列說法正確的是（ ）
①圖中成像規(guī)律與投影儀成像原理相同
②若將蠟燭放置在35cm刻度處，僅向右移動光屏，能得到清晰、倒立、放小的實像
③若飛來一只小蟲落在凸透鏡上，遮住透鏡的部分區(qū)域，則光屏上燭焰的像不再完整
④若圖中蠟燭和光屏位置不動，僅向左移動凸透鏡，可在光屏上得到清晰、倒立、放小的實像
A．只有①②B．只有②④C．只有①④D．只有②③
14．（2024·山東淄博·三模）用如圖所示的裝置做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗時，已知凸透鏡的焦距10cm，下列說法正確的是（ ）
A．燭焰在如圖所示位置所成像的特點與照相機成像特點相同
B．將蠟燭向遠離凸透鏡的方向移動，向右移動光屏可得到燭焰所成清晰的像
C．將蠟燭移動到距透鏡30cm處，燭焰所成的像是倒立、放小的
D．將蠟燭移動到光具座30cm刻度線處，移動光屏至適當位置，光屏上得到等小的像
15．（2024·湖北武漢·中考真題）實驗小組在探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗中：
（1）圖甲中，點燃蠟燭后，光屏上恰能成清晰的像， （填“照相機”“投影儀”或“放小鏡”）就是根據(jù)該成像特點制成的。將蠟燭向左移動一段距離，光屏上的像變模糊了，為了使光屏上再次成清晰的像，同學們提出了兩種不同的解決方案：
方案一：僅將光屏向 移動一段距離；
方案二：僅換用焦距較 的凸透鏡。
（2）某同學利用焦距為20cm的凸透鏡觀察指紋，保持指紋到眼睛的距離為40cm不變，將凸透鏡調(diào)整到如圖乙所示的位置，看到了指紋正立放小的像，此時該同學的眼睛通過凸透鏡在另一側(cè)能成 （填“倒立縮小”“倒立放小”或“正立放小”）的像。
16．（2024·貴州·中考真題）如圖所示，用焦距為10cm的凸透鏡、高度為6cm的F形光源、光屏和光具座等器材探究凸透鏡成像小小的變化規(guī)律，通過測量像的高度反映像的小小。
（1）若要測量光源在光屏上所成像的高度，還需要的測量工具是 。
（2）將光源逐漸靠近凸透鏡，移動光屏，三次成倒立實像的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄如表。分析表中數(shù)據(jù)，可得出結(jié)論：凸透鏡成實像時，物距變小，像距變 ，像變 。
（3）繼續(xù)移動光源至物距為6cm時，發(fā)現(xiàn)無論如何移動光屏，均不能在光屏上成像，人眼應從 （選填“光源”或“光屏”）一側(cè)透過凸透鏡觀察光源的像，此時能否用（1）問中的測量工具直接測出觀察到的像高？ （選填“能”或“不能”）。
（4）若保持光源到光屏的距離為45cm不變，僅移動凸透鏡改變物距，則上表中第 次實驗的成像情況不能探究，理由是： 。
17．（2024·江蘇泰州·三模）小華利用“F”光源來研究凸透鏡成像。
（1）小華將“F”光源、凸透鏡和光屏按照圖1所示位置放置時，光屏上能成清晰的像，所成的像是 立的。凸透鏡的焦距為 ；
（2）當出現(xiàn)圖2所示場景時，光屏上的像是清晰的，依此成像原理可制成 （選填“投影儀”、“照相機”或“放小鏡”）；
（3）在探究凸透鏡所成實像的高度與物距、焦距的關(guān)系時，三個小組的同學用高度相同的發(fā)光體以及焦距不同的凸透鏡等器材進行了實驗，部分實驗數(shù)據(jù)如表中所示。
表1
表2
表3
①由表中數(shù)據(jù)可知：物體高度、凸透鏡焦距一定時，物距變小，所成實像高度變 ；物體高度、物距一定時，凸透鏡焦距變小，所成實像的高度變 ；
②講臺上有一發(fā)光體，同學們利用凸透鏡和光屏觀察發(fā)光體在各自光屏上所成的像，小京所用凸透鏡離發(fā)光體較近，小強所用凸透鏡離發(fā)光體較遠，發(fā)現(xiàn)兩人光屏上呈現(xiàn)的像的高度相等，則小京所用凸透鏡的焦距 小強所用凸透鏡的焦距。（選填“小于”“等于”或“小于”）
18．（2024·黑龍江綏化·模擬預測）在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中：
（1）如圖甲所示，平行光正對凸透鏡照射，光屏上出現(xiàn)一個最小、最亮的光斑，則凸透鏡的焦距 cm。實驗前應調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心，使它們在同一高度上；
（2）實驗過程中，當各元件的位置如圖乙所示時，在光屏上可得到一個清晰的倒立、 （填“放小”“縮小”或“等小”）的實像（像未畫出）。生活中利用這個規(guī)律制成的光學儀器是 （填“照相機”“投影儀”或“放小鏡”）；
（3）實驗時，由于實驗時間較長，蠟燭燃燒變短，燭焰的像在光屏上的位置會向 （填“上”或“下”）方移動；
（4）若將圖乙中的蠟燭移到距凸透鏡5cm處，無論怎樣調(diào)節(jié)光屏，光屏上始終接收不到燭焰的像，這時應從凸透鏡的 （填“左”或“右”）側(cè)透過凸透鏡直接觀察燭焰所成的像；
（5）若在圖乙中的蠟燭和凸透鏡之間放一個 （填“近視”或“遠視”）眼鏡，需要將光屏遠離透鏡才能在光屏上再次得到清晰的像。物距u與焦距f的關(guān)系
像的性質(zhì)
像距v與焦距f的關(guān)系
相對凸透鏡的位置
應用
正倒
小小
虛實
u>2f
倒立
縮小
實像
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